تغییر رنگ روغن هیدرولیک و راهکاری برای آنالیز آن

با درود و احترام

هدف از این پست، پاسخ به پرسش مطرح شده از طرف یکی از مخاطبین محترم این وبلاگ در خصوص کیفیت روغن های هیدرولیک است.

شرح سوال: چه عواملی باعث تغییر رنگ تدریجی روغن های هیدرولیک می گردد؟ آیا این تغییر رنگ خطرناک است؟

بسیاری از کارشناسان و تکنسین های تعمیرات و نگهداری در بخش های مختلف صنایع، اغلب وضعیت سلامت روغن های صنعتی تجهیزات خود را با وضعیت روغن موتور خودروی خود مقایسه می کنند! نتیجه چنین مقایسه ای این است که اگر مثلا روغن هیدرولیک یک تجهیز (مانند یک کمپرسور یا توربین) تیره شد، نشانه کثیف شدن جریان روغن و تغییر ویسکوزیته آن بوده و باید هرچه زودتر (فارغ از زمان کارکرد آن) تعویض شود.

خب! شاید لازم به توضیح نباشد که شرایط عملکردی و محیطی روغن هیدرولیک صنعتی کاملا با موتور های درونسوز متفاوت است. در همین راستا، تغییر رنگ روغن هیدرولیک نشانه بروز خطر هست، اما به معنی فرارسیدن تعویض آن نیست! آنچه که بیش از همه در این میان برای یک کارشناس آنالیز روغن اهمیت دارد، پی بردن به علت تغییر رنگ است.

از جمله شایعترین دلایل تغییر رنگ (یا به بیان بهتر: تیرگی) در روغن های هیدرولیک، اکسیداسیون و شوک حرارتی است که هیچ یک از این دو دلیل کافی برای تعویض روغن مدار هیدرولیک نیستند.

اولین گام در این راستا، اخذ نمونه از روغن مدار هیدرولیک و ارسال به آزمایشگاه بمنظور آنالیز خواص مکانیکی، فیزیکی، و شیمیایی است. تست هایی که در این مرحله باید از آزمایشگاه درخواست شود، به ترتیب، عبارتند از: ویسکوزیته دینامیک در حداقل چهار نقطه دمایی (مثلا 0، 20، 40، و 60 درجه سلسیوس)، عدد pH، عدد اسیدی یا AN، زمان آزاد سازی حباب های هوا، تمایل به تشکیل/پایداری فوم، آنالیز عناصر نیتروژن، اکسیژن، مس، آهن، آلومینیوم، سیلیسیم، سدیم، بور، کلسیم، و منیزیم.

با دریافت گزارش آزمون از آزمایشگاه معتمد، در صورتیکه سه آزمون عدد pH، عدد AN، و ویسکوزیته دینامیک کمتر از 10 درصد نسبت به مقادیر استاندارد (روغن نو) یا آزمون قبلی بدون تغییر مانده بودند، آنگاه فرضیه اکسیداسیون روغن هیدرولیک (مانند نفوذ هوا و میکرودیزلینگ) رنگ می بازد. آنالیز عناصر نیز نباید منجر به بروز رفتار هایی مانند Single Rise شدن نیتروژن و اکسیژن شده باشد. شکل 1 تاثیر هر یک از عوامل آنالیز را بر اکسیداسیون و تغییر رنگ روغن هیدرولیک نشان می دهد.

شکل 1: نمودار علت و معلول تاثیر عوامل مختلف بر تغییر رنگ و خواص روغن هیدرولیک

در عین حال، توصیه بر آن است که همزمان با آنالیز روغن هیدرولیک، طول مدار نیز با توسل به دوربین های ترموگرافی بازرسی شود تا نقاط تمرکز تنش حرارتی یا Hot Spots (در صورت وجود) شناسایی و نسبت به رفع عیب اقدام شود.

در کنار این اقدام، می توان بخش هایی از مدار را که تحت فشار شدید نبوده و سرعت روغن در آنها کم است (اعم از مخزن روغن هیدرولیک یا مخزن رزرو یا فیلتر و استرینر مدار) را بازرسی کرد. وجود لجن و آثار وارنیش در این بخش ها دلیل محکمی برای شوک حرارتی است.

اما، تعریف شوک حرارتی برای روغن های هیدرولیک مختلف، متفاوت است. بعنوان یک قاعده کلی و عمومی، احتمال وقوع واکنش های شیمیایی (که اکسیداسیون نیز زیرمجموعه آن است) بازای هر 10 درجه سلسیوس (یا 18 درجه فارنهایت) افزایش دما، دو برابر می شود. برای بیشتر روغن های هیدرولیک مینرال، کارکرد روغن در دما های بیش از 60 درجه سلسیوس توصیه نمی شود و بازای هر 5 درجه سلسیوس (یا 15 درجه فارنهایت) بالاتر از این نقطه دمایی، عمر روغن 50 درصد کمتر خواهد شد.

از سوی دیگر، می توان با اندازه گیری فشار مدار هیدرولیک نیز به نشانه های خطر پی برد. چراکه افزایش ویسکوزیته دینامیک روغن هیدرولیک مستقیما منجر به افزایش فشار در سیستم خواهد شد که نتیجه مستقیم آن افزایش اصطکاک و به تبع آن گرم شدن مدار هیدرولیک (بویژه در بخش های پرسرعت و پرفشار) خواهد شد. در همین راستا، افزایش فشار مدار، منجر به افزایش احتمال حضور حباب های هوای شناور در جریان روغن هیدرولیک خواهد شد که از یک سو پتانسیل اکسیداسیون (بیشتر از طریق مکانیزم میکرودیزلینگ) در جریان روغن را تقویت خواهد کرد و از سوی دیگر موجب مشکلاتی مانند قفل بخار در سیستم هیدرولیک خواهد شد.

نفوذ آلودگی های محیطی به مدار هیدرولیک نیز مزید بر علت تغییر رنگ روغن است. چرا که وجود ذرات جامد در ترکیب با روغن و (احتمالا) رطوبت، منجر به تشکیل لجن (هرچند در مقادیر اندک) در لاینینگ مدار خواهد شد. آنالیز عناصر موجود در نمونه روغن، شامل مس، سدیم، کلسیم، و منیزیم نشانه خوبی برای عوامل تشکیل لجن در مدار روغن است. عناصری مانند آهن، آلومینیوم، سیلیسیم، و بور نیز می تواند راهنمای خوبی برای اطلاع از حضور یا عدم حضور ذرات گرد و غبار و آلودگی های محیطی در جریان روغن هیدرولیک باشد.

در این خصوص، بهترین مکان ها برای نمونه گیری از روغن هیدرولیک در وهله اول، پس از پمپ و در وهله دوم، وسط مخزن اصلی یا رزرو هیدرولیک (و نه کف یا روی آن) است.